اقرأ في هذا المقال
- أساسيات نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
- مبدأ عمل نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
- تطور عمل نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
يشتمل نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية في شبكة الاتصالات الخلوي لتحديد سبب تشويه أو تلف هذه الإشارات وعلى مفتاح آلي أو أي نوع آخر من المفاتيح، كما يمكن للمحول الروبوتي الاستفادة من خطوط الألياف الضوئية المحددة للوصلة الصاعدة، وخطوط الألياف الضوئية المحددة للوصلة الهابطة بين المعدات الراديوية ووحدات التحكم في المعدات الراديوية في شبكة لاسلكية لاستخراج بيانات I وQ منها.
أساسيات نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
يتم توفير بيانات I وQ المحددة في شكل بصري إلى محول ضوئي إلى كهربائي يشكل جزءاً من النظام ويشتمل النظام على (FPGA) أو ما شابه، ووحدة الكمبيوتر التحليلية أو خادم الويب و(SSD) وتخزين القرص المغناطيسي من بين مكونات أخرى للنظام، كما يقوم النظام بتحليل البيانات I وQ المقدمة له ويحدد سبب أو على الأقل يضيق مجال الأسباب المحتملة لضعف الإشارات المرسلة.
يشتمل النظام على شاشة تعرض معلومات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لمستخدم النظام لمراجعتها أو أي شكل آخر من أشكال التقرير، وقد تنقل النتائج التحليلية إلى موقع بعيد عبر شبكة بروتوكول إنترنت عامة أو خاصة، وشبكة النفاذ الراديوي (RAN) هي أضعف وصلة في شبكة اتصالات لاسلكية والاتصالات السلكية واللاسلكية هي سلسلة من عمليات الإرسال والاستقبال.
في حالة المحادثات الصوتية يتم استقبال الكلام البشري عن طريق ميكروفون وتحويله إلى إشارات تمثيلية أي تعديل القوة الكهرومغناطيسية أي التغيرات في الجهد بالنسبة للوقت، كما يتم تحويل الإشارات التماثلية إلى تمثيل رقمي في محول تماثلي إلى رقمي ثم يتم نقل الأرقام (1) و(0) عبر مسافة إلى جهاز استقبال، حيث يتم تحويل القيم (1) و(0) من رقمي إلى تماثلي وتقديمها إلى شخص عبر مكبر صوت.
إذا لم يتم استقبال الإشارة الرقمية (1 ثانية) و(0 ثانية) تمامًا كما تم إرسالها فهناك تشويه في الإشارة الصوتية وقد لا يفهم الشخص الموجود في الطرف المستقبل المحادثة، كما يُشار إلى كل اتصال بين جهاز إرسال وجهاز استقبال على أنّه “قفزة”، بحيث يتكون الاتصال من طرف إلى طرف من عدة قفزات وكل منها يجب أن يرسل البيانات ويستقبلها بشكل صحيح من خلال عدة مراكز تحويل متنقلة (MSC).
- “FPGA” هي اختصار لـ “Field-Programmable-Gate-Matrix”.
- “MSC” هي اختصار لـ “Mobile-Switching-Center”.
- “RAN” هي اختصار لـ “radio-access- network”.
- “SSD” هي اختصار لـ “solid-state-drive”.
مبدأ عمل نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
العامل المحدد لقدرة معدات الشبكة على استعادة الإشارة بدقة هو الإشارة إلى التداخل بالإضافة إلى نسبة الضوضاء (SINR) عند المستقبل، بحيث يحتوي كل جهاز استقبال على (SINR) وحيث لم يعد بإمكانه استعادة الإشارة التي تم إرسالها بواسطة جهاز الإرسال بشكل صحيح، كما يتم التعبير عن الإشارة إلى التداخل ونسبة الضوضاء على النحو التالي:
SINR = إشارة مستوى تداخل + ضوضاء المستوى
حيث يتم قياس مستوى أي مقدار الإشارة ومستوى الضوضاء في نفس الوحدات وعادة القوة معبراً عنها بالواط، ولكل قفزة في شبكة الاتصالات يسمى المسار بين المرسل والمستقبل “وسيط الإرسال” وفي شبكة الهاتف المحمول تكون وسائط الإرسال هي:
- انتقال موجات الضغط من شفاه متكلم بشري إلى ميكروفون الهاتف المحمول مسافة قصيرة عبر الغلاف الجوي للأرض.
- إرسال موجات الراديو عبر الهواء من الهاتف المحمول إلى مستقبل الراديو في الشبكة عبر مسافات تصل إلى حوالي (10 كيلومترات).
- انتقال نبضات الضوء عبر خيوط زجاجية أي كابلات ألياف بصرية عبر مسافات تصل إلى حوالي (100 كيلومتر).
- انتقال القوة الكهربائية على الموصلات الكهربائية لمسافات قصيرة أي أمتار.
- انتقال موجات الضغط من سماعة الهاتف المحمول إلى طبلة أذن المستمع البشري لمسافة قصيرة عبر الغلاف الجوي للأرض.
يمكن أن تكون البيئة التي يتم فيها إرسال موجات الضغط بواسطة المتحدث إلى ميكروفون ومن المتحدث إلى المستمع مصدراً مهماً للتشويه في جودة المحادثة من طرف إلى طرف، كالتحدث أو الاستماع في غرفة مزدحمة وصاخبة، ومع ذلك فإنّ بيئة (SINR) هذه خارجة عن سيطرة مزود الخدمة اللاسلكية (WSP)، لذا فهي ليست عملية يحاول (WSP) قياسها وقياسها وإدارتها.
يحدث نقل الإشارات الكهربائية في الشبكة عبر مسافات قصيرة وعادةً على طول مسار الدائرة داخل قطعة من المعدات أو مسافات قصيرة بين قطع المعدات، ويكون بشكل عام بالقرب من (100%) موثوقية ويحدث انتقال نبضات الضوء عبر كابلات الألياف الضوئية عبر مسافات طويلة، لكن وسيط الإرسال جيد جداً كما إنّ خصائص كابلات الألياف الضوئية معروفة جيداً وهي مستقرة جدًا أي أنّ الخصائص لها تباين منخفض جداً.
ملاحظة: “WSP” هي اختصار لـ “Wireless-Services-Provider” و”SINR” هي اختصار لـ “Signal-to-Interference-Noise-Ratio”.
تطور عمل نظام معرفة تشويه أو تلف إشارات الاتصالات الخلوية
على الرغم من أنّ نقل النبضات الضوئية عبر كابل الألياف الضوئية يغطي مسافات طويلة يمكن هندسته لتوفير موثوقية أكبر من (99.999%) باستمرار، ووسيط الإرسال الذي تحدث فيه جميع المشكلات تقريباً هو بيئة الموجات الراديوية عبر الهواء، في حين أنّ خصائص إرسال الموجات الراديوية في الفضاء الحر بين الأرض والقمر مفهومة جيداً، لا يمكن التنبؤ بنقل الموجات الراديوية في شبكة الهاتف المحمول إلاّ إحصائياً وهناك عدة أسباب لذلك:
- الموجات اللاسلكية التي يرسلها الهاتف المحمول إلى مستقبل الشبكة منخفضة الطاقة نسبياً.
- لا يحدث إرسال الموجات اللاسلكية في بيئة الهاتف المحمول في مساحة خالية بل يحدث في مساحة مليئة بالعاكسات والامتصاص كالمباني والسيارات والأشخاص، وهذا يسبب تقلباً كبيراً في جزء مستوى الإشارة من معادلة (SINR).
- يجب إرسال موجات الراديو على ترددات محددة. إذا تم كسر جهاز خارج عن سيطرة مزود الخدمة اللاسلكية ونقل طاقة الراديو على نفس التردد مثل مستقبل شبكة مزود الخدمة اللاسلكية ، فإن هذا يتسبب في تباين كبير في جزء التداخل من معادلة SINR.
- المعدات المستخدمة لنقل واستقبال موجات الراديو عبر الهواء معرضة لظروف مناخية قاسية بينما المعدات المستخدمة لنقل الموجات الضوئية موجودة في مكاتب يتم التحكم فيها بيئيًا. لذلك ، فإن معدات الإرسال والاستقبال الراديوية أكثر عرضة للتدهور والفشل.
يمكن توقع نسبة الإشارة إلى الضوضاء في جزء الألياف الضوئية والكهربائي من الشبكة بدرجة كبيرة، كما أنّ نسبة الإشارة إلى الضوضاء في شبكة الوصول اللاسلكي لا يمكن التنبؤ بها إلى حد كبير، حيث إذا كان التباين منخفضاً فيمكن لمهندسي الاتصالات السلكية واللاسلكية تصميم النظام بدقة لتحقيق موثوقية عالية.
إذا كان هناك تباين كبير في النظام فسيكون من الصعب تحقيق موثوقية عالية وهذا هو السبب في أنّ بيئة (RAN) هي دائماً العامل المحدد لموثوقية شبكات الاتصالات المتنقلة، وبالإضافة إلى ذلك توجد قيود على السعة في بيئة (RAN)، وتعد سعة نقل البيانات التي تُقاس بالبت في الثانية عبر خط الألياف الضوئية أكبر بكثير من قدرة نقل البيانات في بيئة شبكة (RAN).
وطيف التردد هو مورد عام مشترك تنظمه ويُعد الطيف الترددي لبيئة (RAN) مورداً ثميناً نظراً لوجود إمداد محدود، ونظراً لوجود إمداد محدود من الطيف الترددي وبسبب نمو الطلب على الخدمات اللاسلكية من قبل المستهلكين فقد ارتفعت تكلفة هذه التراخيص بشكل كبير.
- “RAN” هي اختصار لـ “radio-access-network”.
